العودة إلى عرض المقياس
من نحن

ما حجم ذرة هيدروجين؟

110 بيكومتر!

عرض السجل الإبلاغ
ذرة هيدروجين

ذرة الهيدروجين أبسط الذرات: إلكترون واحد يمسكه بروتون واحد. ويبلغ عرضها نحو 0.11 نانومتر، أي 110 بيكومترات، مقيسًا بوصفه ضعف نصف قطر بور. والنانومتر جزء من مليار من المتر، والبيكومتر جزء من ألف من النانومتر.

الحجم

ليس للذرة حافة صلبة. ولا يسلك إلكترونها مسارًا ثابتًا كما يفعل الكوكب. بل تصفه فيزياء الكم بأنه سحابة احتمالات: فالإلكترون يرجح وجوده أكثر عند مسافة معينة من النواة، ويقل ترجيح وجوده كلما ابتعد. ولذلك يعرّف الكيميائيون حجم الذرة بطرق عدة، وتعطي كل منها رقمًا مختلفًا.

والرقم المعروض هنا هو ضعف نصف قطر بور. ونصف قطر بور، وقيمته 52.9 بيكومتر، هو المسافة من البروتون التي يرجح أن يوجد الإلكترون عندها أكثر من غيرها. وضعف ذلك 106 بيكومترات، ويُقرَّب إلى 110. والاسم تكريم لنيلز بور، الذي وضع في نموذجه للذرة عام 1913 الإلكترون في مدار دائري نصف قطره هذه القيمة بالضبط.

وتعطي تعريفات أخرى أحجامًا أخرى. فتفصل 74 بيكومترًا بين مركزي ذرتي هيدروجين ارتبطتا في جزيء. ويستند مقياس آخر، هو نصف قطر فان دير فالس، إلى مدى اقتراب ذرتين منفصلتين إحداهما من الأخرى قبل أن تدفع كل منهما الأخرى بعيدًا. وبهذا المقياس يبلغ عرض ذرة الهيدروجين نحو 220–240 بيكومترًا.

مقارنات الحجم

  • عرض ذرة الهيدروجين نحو 60,000 مرة عرض البروتون الذي في مركزها، والذي يبلغ عرضه نحو 1.7 فمتومتر. والفمتومتر جزء من مليون من النانومتر.
  • لو جرى تكبير ذرة الهيدروجين إلى طول ملعب كرة قدم أمريكية، وهو 110 أمتار بما في ذلك مناطق النهاية، لكان عرض بروتونها أقل من 2 مليمتر.
  • لو وُضعت نحو 750,000–950,000 ذرة هيدروجين جنبًا إلى جنب لامتدّت على عرض شعرة الإنسان.
  • يبلغ عرض ذرة الهيدروجين 1.06 أنغستروم، وهو أكثر قليلًا من أنغستروم واحد. والأنغستروم، ويساوي 100 بيكومتر، وحدة تُستخدم لقياس أحجام الذرات وأطوال الروابط الكيميائية.
  • لا يستطيع أي مجهر ضوئي عادي إظهار ذرة الهيدروجين. فـأدق تفصيل يستطيع هذا المجهر تمييزه نحو 0.2 ميكرومتر، أي قرابة 2,000 مرة عرض الذرة. والميكرومتر جزء من مليون من المتر.

أكثر العناصر شيوعًا

الهيدروجين أكثر العناصر وفرة في الكون. وتبلغ نسبة الهيدروجين في الشمس نحو 75% من حيث الكتلة. وفي درجات حرارة الشمس المرتفعة تندمج أنوية الهيدروجين معًا لتكوّن الهيليوم، مطلقةً كميات هائلة من الطاقة. وعلى الأرض يوجد معظم الهيدروجين في الماء.

أشكال الهيدروجين الأثقل

تسمى ذرات العنصر نفسه التي يختلف عدد نيوتروناتها نظائر. وفي أكثر من 99.97% من ذرات الهيدروجين على الأرض تكون النواة بروتونًا وحيدًا بلا نيوترونات. وفي عام 1931 رصد هارولد يوري وزملاؤه في جامعة كولومبيا شكلًا أندر، هو الديوتيريوم، وكتلته نحو ضعف كتلة الشكل الشائع.

ولشكل ثالث، هو التريتيوم، نيوترونان إلى جانب بروتونه. وهو مشع، وينحل نصف أي عينة منه كل 12.3 سنة. ويتكوّن التريتيوم طبيعيًا في أعالي الغلاف الجوي، حين تصطدم الأشعة الكونية بجزيئات النيتروجين في الهواء.

المصادر

مقياس الكون > ذرة هيدروجين
أنغستروم
انجستروم هو وحدة قياس للطول, و سمي بذلك نسبة إلي الفيزيائي السويدي أندريه جوناس انجستروم, و هو عشر النانومتر,و رمز الانجستروم هو Å, حيث يتم استخدمه للتعبير عن أطوال و أحجام الذرات.
ذرة هيليوم
ذرة الهيدروجين أكبر من ذرة الهيليوم لإن البروتونات الأكثر الموجودة في نواة ذرة الهيليوم تعمل علي جعل الالكترونات أقرب, في حين أن الأغلفة الإضافية تزيد من حجم الذرة. الذرة الأكبر حجماً, السيزيم, يحتوي علي معظم الأغلفة مع اقل عدد من الالكترونات. (ذرة الفرانسيم لم تقاس)
أصغر شيء منظور تحت المجهر الإلكتروني
الميكروسكوب الالكتروني يسمح لنا لرؤية الأشياء الصغيرة (مثل الذرات). ولكن الأشياء التي تكون أحجامها اقل من الطول الموجي للضوء المنظور فلا نسطيع رؤيتها.
ذرة كربون
عنصر الكربون أساس الحياة علي الأرض. و ذلك لأن ذرات الكربون تستطيع أن تنشيء أربعة روابط تساهمية, و بالتالي تستطيع أن ترتبط بألالاف الطرق مع الأوكسجين, و النيتروجين, و الهيدروجين, و الكاربون, و العناصر الأخري.
جزيء الماء
اتخيل إني كلما أشرب الماء أن أفكر إني أشرب رؤوس صغيرة لميكي ماوس. هل فكرت في ذلك مثلي؟ ألم تتخيل ذلك من قبل؟!
ذرة سيزيوم
حجم الذرة يقاس بالمسافات بين أنوية الذرات في الروابط التساهمية للجزئيات, حيث أن الأغلفة لا تبدو كما هو مشار إليه في الرسم. و ذرة عنصر السيزيم هي أكبر الذرات حجماً, و لكن لا يعني هذا إنه أعلي العناصر, لماذا؟ انظر إلي ذرة اليورانيوم!

النقاش